Forschungscluster

Multifunktionale Strukturen auf Metallbasis

  • Herstellung von Bauteilen aus Multi-Material-Strukturen mit

    • unterschiedlichen metallischen Werkstoffen
    • nichtmetallische Werkstoffe in metallischer Matrix

  • Erzeugung von Strukturen mit lokaler Eigenschaftsanpassung

    • Angepasste physikalische / chemische / mechanische Eigenschaften
    • Gezielte Einstellung / Nutzung von Kavitäten / Porositäten
    • Verbesserte Oberflächeneigenschaften (z. B. Verschleiß, Reibung, etc.)


  • Entwicklung geeigneter Ausgangswerkstoffe / Pulver

    • Legierungsentwicklung, Nutzung von Additiven (Flussmittel, etc.)
    • Oberflächeneigenschaften / -morphologie von Zusatzwerkstoffen (form-abhängig z. B. durch Aktivmahlen, Plasmabehandlung, Beschichtung)

  • Schaffung fertigungstechnischer Freiheiten durch schwerpunktmäßige Nutzung additiver Fertigungsverfahren: Lasersintern, Lasermelting, Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM)
  • In-situ Beeinflussung der Bauteileigenschaften im Fertigungsprozess selbst (Bahnplanung, Energieeintrag, Thermozyklen, etc.)

Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Volker Wesling

Hybride Werkstoffverbunde und Faserverbundsysteme

  • Entwicklung neuer Multimaterialsysteme mit anorganischer Deckschicht und verstärktem Polymerkern

    • Akustische Dämpfung (FMLs)
    • Hohe Transparenz bei Splitter- und Einbruchssicherheit (NanoGlas)
    • Anwendungsorientierte Strukturoptimierung

  • Entwicklung neuartiger Herstellungstechnologien für  Faserverbunde (Fokus: Ressourceneffizienz/Recycling)

  • Entwicklung und Optimierung der Fertigungsprozesse für MMS

    • Integration von Faser- und/oder Nanopartikelverstärkung
    • Kombination verschiedener Herstellungsverfahren zu einem einstufigen variothermen Umform- und Fügeprozess (FMLs)
    • Einsatz sterisch stabilisierter, monomerspezifisch funktionalisierter Nanopartikel zur Eigenschaftsoptimierung (NanoGlas)

  • Erforschung der einzigartigen Online-Prepreg-Technologie am CZM (Zielstellung: Zero-Waste Production / umweltorientierte Verbundwerkstoffherstellung bei gleichbleibenden Materialeigenschaften)

Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Gerhard Ziegmann

Leichtbaukonzepte und -materialsysteme

  • Identifikation und Weiterentwicklung von Ansätzen des stofflichen und konzeptionellen Leichtbaus
  • Überwindung von Inkompatibilitäten entlang der gesamten Prozesskette vom Werkstoff bis zum Bauteil
  • Erzeugung von energieeffizienten Leichtbaustrukturen unter besonderer Berücksichtigung aller Lastfälle und Werkstoffzustände

  • Entwicklung und Herstellung von Faserverbundstrukturen (Spritzguss, Vakuuminfiltration, Resign-Transfer-Moulding, Nasspressen)
  • Adaption von Werkstoffsystemen und Zusatzwerkstoffen
  • Realisierung metallischer Mischbauweisen und Verbundstrukturen mittels Wärmearmer Fügeverfahren (Lichtbogen- und Plasmaprozesse, Pressschweißen, mechanisches Fügen und hybride Fügeprozesse)
  • Eigenschaftsnachweis unter statischer, zyklischer und dynamischer Belastung → Einbeziehung der Werkstoffzustände (z. B. Alterung)

Ansprechpartner: Dr.-Ing. Henning Wiche

Oberflächenanalytik und -funktionalisierung

  • Alle Materialien und Werkstoffe wechselwirken über ihre Oberflächen mit ihrer Umgebung
  • Viele material- und werkstoffspezifische Eigenschaften wie die Haftung, der Verschleiß oder die Korrosionsbeständigkeit werden maßgeblich durch die Oberfläche bestimmt
  • Herausforderung: Hoher Bedarf an Kontrolle und Einblick in die physikalisch-chemischen Prozesse an Oberflächen

  • Gezielter Einsatz von verschiedenen Analysemethoden und Techniken aus dem Bereich der Oberflächenphysik und Materialanalytik
  • Dielektrisch Behinderte Entladungen (DBE-Plasmen) zur Modifikation und Funktionalisierung von Oberflächen

Ansprechpartner: Prof. Dr. Wolfgang Maus-Friedrichs / Dr. rer. nat. René Gustus

Zukunftscluster: Polymersysteme, Mikrosensorik und Biologisierung

  • Modellierung und simulative Auslegung von komplexen Geometrien und Mikrobauteilen für hochpräzise Applikationen
  • Herstellung und Optimierung der Prozesskette mittels Additiver Fertigung, Laserlithografie, Mikrospritzguss und Mikrofügetechnologie unter Berücksichtigung spezifischer Randbedingungen

    • Materialtechnisch
    • Biologisch/Medizinischtechnisch
    • Optisch/Sensorisch


  • Entwicklung von neuartigen Materialkombinationen, wie Polymer-Protein-Komposite, für biologische und medizinische Applikationen unter Reinraumbedingungen
  • Entwicklung faltbarer Substrate für optische Anwendungen
  • Entwicklung leitfähiger Polymersysteme für die Mikrosensortechnik
  • Erforschung und Entwicklung von Koppelmechanismen für Werkstoffkombinationen in unterschiedlichsten Bereichen, wie Medizintechnik, optische Systeme, MID-Technologie, etc.

Zukunftscluster: Feststoff- und druckbasierte Wasserstoffspeicher

  • Verlässliche Speichermöglichkeiten sind für den großflächigen Einsatz von grünem Wasserstoff als Energieträger notwendig
  • Einsatzgebiete sind: Energiewirtschaft, Mobilitätssektor, Produktionssektor
  • Problemstellung: hohe Diffusibilität, großes Gefährdungspotential

  • Druckspeicher unter Anwendung hybrider Werkstoffsysteme

    • Entwicklung von neuartigen Diffusionsbarrieren
    • Berücksichtigung von Leichtbauaspekten (Metall /FVK-Laminat Mischbauweisen)

  • Festkörperspeicher auf Metallhydridbasis

    • Nutzung von DBD-Plasmen zur Unterstützung der Ein- und Auslagerung

 

 

 

 

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